암세포는 부분적으로 독특한 대사상태(metabolic status)에 기반을 두는 것이 정상 신체세포와 다르며, 그 중의 한 요소가 비정상적인 지방산(fatty acid) 합성을 필요로 하는 것입니다. 지방산(fatty acid)은 세포막 지질의 주요 구성성분입니다. 세포증식을 위해서는 세포막과 신호전달물질의 합성을 위한 지방산이 필요합니다.그러므로 빠르게 증식하는 암세포는 흔히 지방산합성효소(fatty-acid synthase: FASN)같은 관련 유전자를 발현시키는 강력한 지방산합성 프로그램을 갖게 됩니다. 지방산합성효소(FASN)는 많은 암에서 과발현됩니다.지질합성과 탈포화(desaturation: 포화지방산을 불포화지방산으로 바꾸는 반응)의 증가는 종양세포의 생존과 증식에 핵심 요소입니다.
지방산(fatty acid)은 탄소원자가 사슬처럼(chains of carbons) 길게 연결된 골격에 한쪽 끝에 수소(hydrogen)가 , 다른 한쪽 끝에 카르복실산 작용기가붙어 있습니다. 긴사슬지방산(long-chain fatty acids)은 탄소 수가 많이 연결된 사슬형태의 지방이며, 포화지방과 불포화지방이 포함됩니다. 긴사슬지방산은 활발히 증식하는 세포에서 빠른 세포막합성에 필요하며, 다양한 신호전달 방식에서 핵심적 역할을 합니다. 아울러 사슬길이(chain-lengths)와 포화도(degree of saturation)의 균형은 세포막 유동성(fluidity)과 곡률(curvature)의 유지에 극히 중요합니다. 세포막의 지질조성(lipid composition)은 막 유동성 유지를 위해 조절됩니다. 이러한 과정에 관여하는 핵심 효소가 SCD(stearoyl-CoA desaturase)며, 세포에서 포화지방산(saturated fatty acids)을 단가불포화지방산(monounsaturated fatty acids)으로 합성하도록 조절하는 효소입니다.
포화지방산과 단가불포화지방산은 포유류의 유기체 내에 가장 많은 지방산입니다. 이들 지방산은 세포막 구조, 에너지원 및 신호전달매개 지질의 근본적인 구성원이므로, 이들의 수준은 세포에 의해 엄격히 통제됩니다. 포화지방산과 단가불포화지방산의 적절한 비율은 막 유동성(membrane fluidity)에 기여합니다. 이 비율의 변화는 심혈관질환, 비만, 인슐린 비의존성 당뇨병, 고혈압, 신경질환, 면역질환 및 암을 포함한 다양한 질환상태에 연루되어 있습니다.
SCD 효소는 암세포의 활성(viability)에 필수적인 지방산합성 경로에서 중요한 대사 통제지점(metabolic control point)입니다. 암세포는 SCD 효소의 기능상실에 민감합니다. 그러므로 SCD 효소의 조절은 신체적 중요성이 크며, SCD의 활성은 식이의 변화, 호르몬불균형, 발달과정, 온도변화, 금속, 알코올, 페록시좀 증식체(peroxisomal proliferators) 및 페놀성분에 민감합니다. 지금까지 사람에서 SCD 아형으로 SCD1과 SCD5 두 가지가 확인되었습니다. 비만한 사람들에서는 SCD1 수준의 상승이 나타나며, 인체의 암조직에서는 발현이 증가된 SCD1이 검출됩니다.
지방산 합성경로에서 다양한 단계의 억제는 암세포의 성장을 억제하고, 강력한 암세포의 자멸사(apoptosis)를 초래하며, 이는 하향조절되는 지방산의 결핍 자체 때문이거나 또는 말로닐조효소(malonyl-CoA) 같은 세포독성경로의 중간생성물(intermediates) 축적 때문이거나, 또는 양쪽 모두 때문인 것으로 보고되었습니다. 종합하면, 이러한 결과들은 종양세포의 생존에는 탈포화 된 지방산(desaturated fatty acids)이 필요하며, SCD 효소는 암 자연치료에서 실행 가능한 치료표적임을 제시합니다.
Biochemical and physiological function of stearoyl-CoA desaturase.
Regulation of stearoyl-CoA desaturases and role in metabolism.
SCD1 inhibition causes cancer cell death by depleting mono-unsaturated fatty acids.
포화지방산이나 단가불포화지방산과는 달리, 다가불포화지방산(polyunsaturated fatty acids: PUFA)은 체내에서 합성되지 못하므로, 식이를 통해 섭취해야만 합니다. 다가불포화지방산에는 오메가-6계와 오메가-3계 지방산 두 종류가 존재합니다. 또한 오메가-6계와 오메가-3계 다가불포화지방산은 체내에서 상호교환되지 못하나, 각 계열 내에서의 대사물은 사슬의 길이 및 이중결합의 수가 다른 다양한 지질을 생성할 수 있습니다.
오메가-3 다가불포화지방산은 식물에 들어있는 알파 리놀렌산(α-linolenic acid: ALA)과 어유에 흔히 들어있는 EPA(eicosapentaenoic acid) 및 DHA(docosahexaenoic acid) 세 그룹에 적용됩니다. 오메가-3 다가불포화지방산 역시 SCD1효소를 억제하며, 세포막구조와 신호전달 동역학에 영향을 미칩니다. 그러나 대부분의 사람들은 오메가-3에 비해 오메가-6 다가불포화지방산을 너무 과다하게 섭취합니다. 총 지방섭취량과 오메가-6/오메가-3 비율은 크게 증가하였습니다.지방섭취의 증가는 만성염증과 유방암, 대장암, 췌장암, 전립선암 같은 특정 종류의 암의 발병과 관련이 있으며, 예외적으로 다수의 실험에서 오메가-3는 유방암, 대장암, 췌장암, 전립선암을 막아주는 것으로 나타났습니다.
알파 리놀렌산(ALA)은 식물성 오일에 들어으며(예 치아씨, 아마씨, 호두 등), 아직까지는 치아씨(chia seed)가 어느 공급원보다도 단위당 알파 리놀렌산 함량이 가장 높습니다. 치아씨는 알파 리놀렌산만이 풍부한 것이 아니라, 여러 면으로 모든 슈퍼푸드 중에서도 최고의 식품으로 쉽게 손꼽을 수 있습니다. 감마 리놀렌산(gamma-linolenic acid: GLA)과 혼동하지 마시기 바랍니다. 감마 리놀렌산은 대부분의 식물성오일에 풍부한 오메가-6 계열에 속합니다. 다음은 각각의 씨에서 추출한 오일의 알파 리놀렌산 함유 비율입니다.
Are all n-3 polyunsaturated fatty acids created equal?
Regulation of stearoyl-CoA desaturase by polyunsaturated fatty acids and cholesterol.
또한 특정 식물 지질(plant lipids)과 파이토스테롤(phytosterols)이 세포막 유동성과 지질조성에 영향을 미친다는 몇 가지 증거가 있습니다. 스테큘리아 오일(sterculic oil)은 와일드 아몬드(wild almond) 나무라고도 알려진 스테큘리아 포에티다(sterculia foetida) 나무의 씨에서 추출합니다. 스테큘리아 오일은 당뇨병, 심장질환, 고콜레스테롤, 인슐린저항성과 대사증후군의 치료에 도움이 되는 것으로 전해집니다. 또한 스테큘리아 오일은 복부비만을 줄이는 목적으로도 사용됩니다. 스테큘리아 오일에는 SCD1효소 억제작용이 확인된 지방산의 일종인 사이클로프로펜 지방산(cyclopropenoic fatty acid)이 함유되어 있습니다.
SCD1효소는 또한 포화지방산(스테아릭산, 팔미트산)의 효과를 조절하는 핵심역할을 합니다; 이들 포화지방산은 각기 다른 세포 형태에서 염증, 소포체 스트레스(ER stress)및 인슐린저항성을 유도하는 강한 지질독성 잠재성을 지니고 있습니다. 최근 연구보고는 쥐에게 9주간 스테큘리아 오일을 투여한 결과 간의 염증이 줄어들고, 대사증후군의 핵심 증상인 인슐린내성(insulin tolerance)이 개선된 결과를 보여줍니다.
Sterculic oil, a natural inhibitor of SCD1, improves the metabolic state of obese OLETF rats.
Sterculic Oil, a Natural SCD1 Inhibitor, Improves Glucose Tolerance in Obese ob/ob Mice.
Stearoyl CoA desaturase 1: role in cellular inflammation and stress.
베타 시토스테롤(β-Sitosterol)은 화학구조가 콜레스테롤과 유사한 여러 식물성 스테롤의 하나입니다. 베타 시토스테롤은 세포막 구조, 유동성 및 세포 신호경로를 변경시키는 것으로 밝혀졌습니다. 베타 시토스테롤은 암세포의 성장을 강력히 억제하고, 암세포 자멸사(apoptosis)를 유도합니다. 시놀짐(Sinnolzym)에는 스테큘리아 오일, 베타 시토스테롤, 세룰린(Cerulin) 및 조르반(Zorvan)이 함유되어 있습니다. 시놀짐(Sinnolzym)은 암세포에서 FASN과 SCD1 억제를 통해 지질합성을 억제하는 능력에 근거하여 개발되었습니다.
Plant sterols as anticancer nutrients: evidence for their role in breast cancer.
